唐　平，盧偉麗（內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

淺議水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計

唐平，盧偉麗
（內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

摘要：隨著水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)的大力推廣，水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)發(fā)展問題不斷的在水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)中出現(xiàn)，新形勢下水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)發(fā)展的效果，是直接關(guān)系到工作的最后效果的關(guān)鍵因素之一。因此，本文就水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：水利水電；電氣節(jié)能；照明節(jié)能

0　緒論

隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，能源的供需矛盾日益突出，可持續(xù)發(fā)展和綠色經(jīng)濟(jì)概念將成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)方向。以往的高能耗的工業(yè)將退出歷史舞臺。作為現(xiàn)代能源的主導(dǎo)，水利水電行業(yè)也需要及時轉(zhuǎn)變觀念，在節(jié)能降耗上加大投入，加快新技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用。而水利水電工程電氣專業(yè)由于總體能耗相對比重不是很大，以往重視程度不夠，有較大的潛力可挖。

隨著我國水利水電行業(yè)和基本建設(shè)管理體制的不斷深化，加上電力的需求不斷增長，所以工程電氣節(jié)能已經(jīng)越來越為人們所重視，由于我國地域的特殊性，往往會造成電能供應(yīng)不足的情況，所以要把電能的節(jié)約放在首要的位置，把節(jié)約的電能應(yīng)用到工程建設(shè)中去?，F(xiàn)對水利工程電氣節(jié)能問題，制定出合理可行的節(jié)能措施。

如何做好新形勢下水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)發(fā)展工作，為水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)發(fā)展實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供堅實的安全保障，是現(xiàn)在水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)面臨的迫在眉睫、急需解決的頭等課題。

1　電氣節(jié)能技術(shù)在水利工程中應(yīng)用的意義

節(jié)能減排是我國新時期建設(shè)的首要任務(wù)，在我國“十二五”規(guī)劃中提出了推進(jìn)節(jié)能減排改造的要求，綠色環(huán)保節(jié)能工程已經(jīng)成為今后發(fā)展的重點。而且長期的高負(fù)荷用電還會導(dǎo)致風(fēng)險事故的發(fā)生，例如用電超負(fù)荷引發(fā)火災(zāi)，將嚴(yán)重危害人民的生命財產(chǎn)安全。這些都是水利工程節(jié)能發(fā)展的需求所在。新型電氣技術(shù)的應(yīng)用可以從多方面改進(jìn)以往水利工程中存在的能耗和風(fēng)險過高問題，減少供電傳輸中在線路和網(wǎng)絡(luò)中損耗的能源，同時將節(jié)能設(shè)備及材料應(yīng)用到工程之中，將用電過程中能源損耗降低。無論是對原有工程的改造還是新建工程的建設(shè)，都應(yīng)當(dāng)結(jié)合水利工程引入相關(guān)的電氣節(jié)能技術(shù)，提高能效。

2　水利工程電氣節(jié)能的應(yīng)用

2.1選用節(jié)能型變壓器

變壓器是輸變電中的耗能大戶，我國變壓器的總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右，如損耗每降低1%，每年可節(jié)約上百億度電，變壓器的節(jié)能降耗已是勢在必行。2006年中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會頒布了《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評價值》(GB120052-2006)標(biāo)準(zhǔn)，這是為配合《中華人民共和國節(jié)約能源法》的實施，提高配電變壓器的能源利用效率、降低損耗，提高配電變壓器產(chǎn)品在國際市場競爭力而制訂的。變壓器損耗分空載損耗和負(fù)載損耗，空載損耗主要取決于變壓器鐵芯的材質(zhì)及變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，負(fù)載損耗主要取決于線圈的材質(zhì)和導(dǎo)體截面。由于材料技術(shù)的不斷發(fā)展和變壓器廠對結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，節(jié)能型變壓器發(fā)展很快，如非晶合金鐵芯變壓器空載損耗僅為常規(guī)產(chǎn)品的五分之一。S11系列是目前推廣應(yīng)用的低損耗變壓器，空載損耗較S9系列低75%左右，其負(fù)載損耗與S9系列變壓器相等。因節(jié)能變壓器具有損耗低、重量輕、噪音低、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點,故節(jié)能變壓器的使用尤為重要。所以工程設(shè)計時應(yīng)首選高效低損的節(jié)能變壓器。

2.2合理選擇供配電系統(tǒng)方案

根據(jù)用電負(fù)荷及其分布、負(fù)荷等級，合理設(shè)計供配電系統(tǒng)，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，使系統(tǒng)在運(yùn)行中的損耗減為最低，實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。設(shè)計應(yīng)從下面幾個方面考慮。

（1）供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單可靠,同一電壓等級供電系統(tǒng)變配電級數(shù)不宜多于兩級,盡量減少變電級數(shù)過多產(chǎn)生的電能損耗。

（2）合理選擇供電電壓等級。同等情況下,電壓越高,損耗越小。水利工程主機(jī)容量一般比較大,盡量選用高壓電機(jī),減少電壓等級,減少電機(jī)啟動電流對電網(wǎng)的沖擊。

（3）變電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心,低壓配電間應(yīng)靠近用電負(fù)荷,合理分布供電網(wǎng)絡(luò),使低壓供電半徑控制在200m以內(nèi),供電線路的電壓損失已滿足規(guī)范的允許值,減少線路電壓損失,提高供電網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）根據(jù)負(fù)荷情況合理選擇變壓器容量、臺數(shù),其接線應(yīng)能適應(yīng)負(fù)荷變化,按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則靈活投切變壓器,使變壓器在最佳狀態(tài)下運(yùn)行,從而減少損耗。

（5）合理選擇電纜、導(dǎo)線截面。在滿足允許載流量、運(yùn)行電壓損失等各種技術(shù)指標(biāo)的前提下,應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇導(dǎo)線截面,并應(yīng)從降低電能損耗、減少投資和節(jié)約有色金屬等方面綜合衡量。

（6）合理提高供配電系統(tǒng)的功率因素。在用電設(shè)備選型及調(diào)速控制方案一定的情況下,若自然功率因素達(dá)不到接入電網(wǎng)要求時,應(yīng)進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償,提高功率因素可以減少線路及變壓器損耗。

2.3優(yōu)化機(jī)電設(shè)備布置

機(jī)電設(shè)備布置應(yīng)盡量將需要散熱的設(shè)備放在通風(fēng)良好的場所，以最大限度地減少機(jī)械通風(fēng)，降低建筑物內(nèi)的能耗;變壓器室等產(chǎn)生大量熱量的設(shè)備房間與需要配置空調(diào)的設(shè)備房間的隔墻采取隔熱措施。

2.4輔助設(shè)備控制系統(tǒng)

輔助設(shè)備控制系統(tǒng)指：通風(fēng)空調(diào)控制系統(tǒng)、機(jī)組輔助系統(tǒng)和公用設(shè)備控制系統(tǒng)、閘門啟閉機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的控制對象主要是電動機(jī)，電動機(jī)是直接的大容量耗能設(shè)備，為了使電動機(jī)處于節(jié)能降耗的運(yùn)行方式，必須優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選型。根據(jù)電動機(jī)運(yùn)行工況選擇合適的啟動方式：在通風(fēng)和供水泵系統(tǒng)設(shè)計中采用變頻器或軟啟動器啟動;在閘門啟閉機(jī)系統(tǒng)中采用變頻器啟動或軟啟動器啟動，在機(jī)組輔助系統(tǒng)和公用系統(tǒng)設(shè)計中采用軟啟動器啟動等，既有利于改善電動機(jī)的啟動特性，又較大的降低了電動機(jī)的啟動電流，保證了電網(wǎng)的安全可靠，滿足了電站節(jié)能降耗的運(yùn)行要求。

2.5照明節(jié)能設(shè)計

照明節(jié)能設(shè)計就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度的利用光能,選用高效光源，高效光源就是發(fā)光的效率高、顯色性能較好、使用的壽命更長、啟動方便快捷、性價比高的光源。光源的選擇可以根據(jù)不同的工作場所采用不同的高效光源，降低電能的消耗，從而節(jié)約能源。節(jié)能措施主要有以下幾種：

（1）充分利用自然光是節(jié)能的重要途徑之一，設(shè)計中電氣專業(yè)應(yīng)與相關(guān)專業(yè)密切配合，充分合理地利用自然光，使之與室內(nèi)人工照明有機(jī)地結(jié)合，從而節(jié)約人工照明電能。

（2）照明設(shè)計應(yīng)選擇發(fā)光效率高、使用壽命長、啟動可靠、方便快捷、性能價格比高的高效光源。按不同的工作場所，選擇相適應(yīng)的高效光源，可以降低電能消耗，節(jié)約能源。對于水利工程來講，其具有著龐大的建筑工程，并且有著眾多的操控部門和運(yùn)行車間。對于這些不同的場所，可以采用相應(yīng)的高效光源：在水利工程的室內(nèi)操作間，可以選用熒光燈作為光源；在水利工程的科研部門，可以選用高壓鈉燈作為光源；在水利工程的機(jī)械車間內(nèi)，可以選用高頻無極熒光燈等等，根據(jù)不同的場所，進(jìn)行不同的照明節(jié)能。根據(jù)《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004），建議按以下幾個方面選擇光源。

1）燈具安裝高度較低的場所選用熒光燈。它們具有光效高、壽命長、顯色性較好等優(yōu)點，性價比也好。因此，除有裝飾性要求的場所外，一般情況下，都選用直管熒光燈。

2）燈具安裝高度較高的場所宜用金鹵燈，也可用中顯色高壓鈉燈。對于顯色性要求高的場所，可以采用陶瓷金鹵燈；對于沒有顯色性要求的工業(yè)場所，可以用光效更高、壽命更長的高壓鈉燈。

3）安裝高度高且不易維護(hù)的場所，如較高的廳堂等，宜選用高頻無極熒光燈。其重要特點是使用壽命長（達(dá)5～6萬h）。同時，光效高（60～70lm/W），顯色性好，起點快捷、可靠。

（3）照明節(jié)能設(shè)計應(yīng)提倡綠色環(huán)保照明，綠色照明并不只是照明節(jié)能，更有益于提高人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量，在保護(hù)身心健康的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的目的。為此，在水利工程照明設(shè)計時，除了應(yīng)最大程度地滿足建筑工程的功能，還需考慮視覺環(huán)境及照明效果。所以，照明設(shè)計應(yīng)滿足建筑物不同場所、部位對照明照度、色溫、顯色指數(shù)的不同要求。

3　水利工程電氣節(jié)能設(shè)計中存在的問題

水利工程的節(jié)能設(shè)計是非常重要的，而其中尤為關(guān)鍵的一大環(huán)節(jié)就是電氣節(jié)能設(shè)計，電氣節(jié)能設(shè)計對整個水利工程的節(jié)能效果有著直接影響，但是在電氣節(jié)能設(shè)計中卻存在著以下問題。

3.1水利工程電氣節(jié)能的相關(guān)規(guī)章制度不健全

在水利工程的電氣節(jié)能設(shè)計過程當(dāng)中，往往會出現(xiàn)規(guī)范性不足、一致性較差的文件，與之相配套的制度規(guī)章也缺乏必要的完善性。在工程實際實施過程中，導(dǎo)致許多的施工單位進(jìn)行水利施工時只考慮自身單位的需求，造成工程電氣質(zhì)量不夠統(tǒng)一。

3.2節(jié)能產(chǎn)品滯后

就我國目前的基本情況而言，在水利工程的施工建設(shè)過程中，往往需要投入較大的資金，這便誘使管理層的某些人員有貪念出現(xiàn)，私自克扣費(fèi)用，并且一部分的施工單位仍然采取的是國家明令淘汰的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品不但無法實現(xiàn)節(jié)能的目的，并且還可能比一般的節(jié)能材料所消耗的電能更大，或存在其他的一些安全隱患。

3.3設(shè)計人員認(rèn)識不夠到位

相當(dāng)一部分的水利工程設(shè)計人員，在設(shè)計工程當(dāng)中，僅僅重視和關(guān)注的是施工的實際需要與利益是否與設(shè)計規(guī)范相一致，而并非注意其他周圍因素對電氣節(jié)能的迫切需求，使得所建成的水利工程周圍的農(nóng)田、運(yùn)行人員、管理企業(yè)等電力使用不便。對于這些問題，工程設(shè)計人員要從工程特點、管理人員的安全運(yùn)行等方面進(jìn)一步了解和分析，設(shè)計出適用所有工程的節(jié)能工程。

4　水利水電工程優(yōu)化設(shè)計策略

4.1全面把關(guān)，強(qiáng)化質(zhì)量管控，提升人員綜合素質(zhì)

優(yōu)質(zhì)的設(shè)計策略，仰仗于設(shè)計人員具備良好的業(yè)務(wù)素質(zhì)、扎實的專業(yè)知識以及科學(xué)的工作態(tài)度。為此應(yīng)做好相關(guān)工作人員的終身教育培訓(xùn)，提高設(shè)計人員的業(yè)務(wù)能力，提升工程設(shè)計整體水平。激發(fā)設(shè)計人員創(chuàng)新工作理念，按時做好考核管理。同時成果應(yīng)同績效管理全面集成，并可多方位的吸引高精專人才參與。對于高技術(shù)含量性工作、結(jié)構(gòu)體系相對復(fù)雜、難度較高的工作任務(wù)應(yīng)加強(qiáng)管控，進(jìn)而推動整體隊伍設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)化。另外，應(yīng)通過良好的宣傳教育，令設(shè)計人員端正工作態(tài)度。積極依據(jù)規(guī)章管理體制進(jìn)行科學(xué)有效的設(shè)計。預(yù)防不加改進(jìn)的一味照搬照抄、全面挪用，套圖煩人工作方法，應(yīng)樹立最優(yōu)化的設(shè)計理念進(jìn)行圖紙的分析與研究。

4.2強(qiáng)化設(shè)計前期相關(guān)數(shù)據(jù)資料匯總管理，實施勘察設(shè)計有效招投標(biāo)管理

為確保設(shè)計方案科學(xué)合理、貼近實際，應(yīng)在前期階段做好相關(guān)數(shù)據(jù)資料的匯總管理，設(shè)計方應(yīng)主動引入現(xiàn)代化、先進(jìn)性科學(xué)技術(shù)、優(yōu)質(zhì)性能的勘察探測設(shè)施、施工機(jī)械設(shè)備，并配置綜合素質(zhì)全面的專業(yè)技術(shù)人員。應(yīng)由工程項目實際情況入手，做好工程前期的設(shè)計規(guī)劃與勘察分析研究。應(yīng)全面的搜集整理豐富地質(zhì)水文數(shù)據(jù)、自然資源資料、施工條件，完善環(huán)保管理。同時應(yīng)做好結(jié)構(gòu)分析計算，通過科學(xué)的比選分析擇優(yōu)制定，確保水工建筑工程、水利設(shè)施機(jī)械、電氣設(shè)備實現(xiàn)完善合理的配套，各類工程在防洪等級、安全級別、抗震強(qiáng)度上，以及完成建設(shè)的運(yùn)行管控中，均能符合規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮優(yōu)質(zhì)的工程效益及高效的工程質(zhì)量。

為提升設(shè)計水平，應(yīng)積極履行勘察設(shè)計的招投標(biāo)管理，通過優(yōu)選設(shè)計機(jī)構(gòu)履行招投標(biāo)管理制度。目標(biāo)在于通過競爭管理制度有效的預(yù)防專業(yè)壟斷，并可借助招投標(biāo)管理選擇資質(zhì)最為優(yōu)秀、信譽(yù)良好的施工方實施工程設(shè)計，預(yù)防設(shè)計機(jī)構(gòu)獨大問題。再者，可令設(shè)計方形成危機(jī)意識，并激勵員工產(chǎn)生主動性積極性，精心做好方案的優(yōu)化設(shè)計。一旦設(shè)計方案完成，則應(yīng)利用專家會審做好評估與審核。對沒有滿足要求，設(shè)計質(zhì)量不高的設(shè)計方案應(yīng)重新提案，進(jìn)而提升質(zhì)量管控綜合效益。

4.3施工隊伍整體素質(zhì)的進(jìn)一步提高

為確保整體工程的施工質(zhì)量，要在施工前確定施工人員的責(zé)任分工，做到責(zé)權(quán)分明，責(zé)任到人，應(yīng)建立和健全質(zhì)量管理責(zé)任制。在明確質(zhì)量的前提下，做好工程進(jìn)度管理，并且明確工程完成期限，避免為盲目趕工而不顧工程質(zhì)量，造成設(shè)備及材料的浪費(fèi)，從而給整個工程造成損失。

5　結(jié)束語

電氣節(jié)能貫穿于整個項目的前期決策、設(shè)計、施工、投產(chǎn)、使用等的各個環(huán)節(jié)，電氣節(jié)能設(shè)計已成為電氣設(shè)計的重中之重，作為電氣設(shè)計人員，應(yīng)在設(shè)計中充分了解并分析，進(jìn)行方案比選，從安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能等方面進(jìn)行綜合考慮，選擇合理的供配電方案，提高整個供配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性。在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全上進(jìn)行比較，選擇低能耗設(shè)備及節(jié)能等先進(jìn)的設(shè)備，減少中間過程的各種能耗，以達(dá)到真正節(jié)能，為提高社會效益及經(jīng)濟(jì)效益作貢獻(xiàn)。本文所提到的水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)的研究工作，希望可以對水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)的發(fā)展提供參考價值。

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中圖分類號：TK01+8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）01-0074-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.01.026

收稿日期：2014-11-24

作者簡介：唐平（1963-），男，教授級高級工程師，從事水電站機(jī)電設(shè)計工作。